报告人： 王福敏导 师 ： 龚先祖 2011-12-7

11 年硕士研究生中期考核EAST H 模运行条件下偏虑器热负荷研究

报告内容课题内容课题进展存在的问题下一步计划

根据 2010 年秋季红外热像仪诊断采集到的实验数据，研究 H-mode

中伴随的 ELM-Free 、 typeⅠ ELMs 和 type Ⅲ ELMs 时的靶板热负荷分布，并相互进行比较；将 H-mode 和 L-mode 进行比较，期待寻找出最优化的放电条件，以减小壁与等离子体的相互作用，减轻对壁的损伤。

课题内容一、通过现有数据对 EAST H 模运行条件下偏虑器热负荷研究

课题内容二、改进现有红外诊断系统，采集新的实验数据，研究 H-mode 运行条件下偏虑器内外靶板的热负荷分布。

原有系统视场小，观测不到上偏滤器，不利于数据分析。通过现有红外诊断系统的改造，为下一步的实验顺利进行做准备，以便采集到新的、全面的数据。从而更深入的对 H-mode 运行条件下偏虑器内外靶板的热负荷分布进行研究。

课题进展红外热像仪诊断的改造

1. 旧的诊断

该系统简易，容易实现，但是存在观察视场小的缺点

2. 内窥镜式大视场红外热像仪诊断系统 所里现有红外相机视场角较小，观测的范围有限，随着 EAST 的参数的不断提高，这样的观测方式将不能有效的为 EAST 实验安全运行提供一个有效的监测手段，也不利于热流的分析研究。为了解决这个问题，为现有红外相机设计一套过渡成像内窥镜系统，此系统将会安装在 K 窗口。光路设计如右图

F number: 2

Field of view: 46°× 59°

重要成像区

课题进展

光路原理

11mm 小孔 平面镜椭球镜

卡萨格林系统

后续光路

课题进展

前端镜子 shutter 卡式系统

可见光孔 相机后续光路 此系统加工、调试已经完成，如右上图，等待安装，可见光孔观察窗已被张凌使用

课题进展

实物图

3.F 窗口的直接观测 - 视场模拟图

偏滤器

Dome

课题进展

与 Tore Supra 的人合作，为他们相机（ 3-5um) 所设计，观窗口为蓝宝石。

模拟视场图

这两种方案设计已经完成，正在加工观察窗中

课题进展4. M 窗口的直接观测 - 视场模拟图

ITER –like migration tiles

视场模拟图

二、实验数据分析1. 2010 年秋季红外热像仪诊断实验数据统计 -H模

总数 LSN DN& 近DN

DN-LSN PLHCD PLHCD+ICRF 破裂炮93 52 29 12 83 10 31

课题进展

使用有限元分析法将温度分布演化到热负荷分布，分析的区域如右图标出

2. 得到的温度分布和热负荷分布，并与探针数据进行对比

从温度分布图明显的看出来在靶板上有局部过热的现象存在与探针信号有很好的吻合，说明我们这种方法的可靠性

课题进展

3. 在同一炮中不同时刻热负荷分布的比较

左图放电参数： Ip=600KA,Bt=2T,PLHCD=1.1M左图中不同时刻的热负荷比较，开始欧姆加热时，靶板功率沉积密度很低，在加入低杂波后的 L 模中，沉积密度变大，而且峰化；进入 H 模后，功率沉积密度明显下降，其宽度变窄；在 DIII-D 上发现类似的结果 .

课题进展

图： EAST 偏滤器内靶板在不同时刻的热负荷分布 图： DⅢ-D 偏虑器外靶板在欧姆加热、 L模、 ELM-free H 模三个阶段沉积功率密度的空间分布

放电参数： Ip=600KA,Bt=2T,PLHCD=1.1M ， PICRF=0.75MW在 ELMs 期间，外靶板最大热负荷是内靶板的 3倍左右，其分布剖面也明显不同，由图可知对外靶板影响更大？与离子饱和流比较，结果都是外靶板高于内靶板

课题进展4. ELMs 对热负荷剖面分布的影响

图：内外靶板热负荷分布在 ELMy-free和 ELMs之间的比较 图：离子饱和流的分布

ASIPP

在单零中，出现了内靶板比外靶板高的情况，与前面不同双零中，仍旧是外靶板高于内靶板是否是 ELMs的影响呢

课题进展5. 单双零的区别

图： #34407 和 #33068 的比较

课题进展6. 100s长脉冲放电与 6.5sH 模比较

图： 100s长脉冲放电参数 图： 6.5sH 模放电参数Time （ s）

A 、温度分布比较#34068 #34068

100s长脉冲放电最高温度可达 350℃左右，而对于 6.5s 的 H 模（有连续的 typeIII 的 ELMs）放电， 最高温度只有 220℃ ，且 100s长脉冲放电局部过热现象更明显

课题进展

B 、最大热负荷时刻剖面分布比较

从热负荷剖面分布图可以看出，内靶板分布的宽度 100s长脉冲放电比H 模 时窄的很多，表明其局部过热现象更明显。虽然两炮温度差别很大，但是在内靶板的最大热负荷相差不大，相比较，在外靶板有更大的差别

课题进展

图： #34068 内外靶板最大热负荷分布 图： #36609 内外靶板最大热负荷分布

存在的问题问题 1 ：在由温度演化到热负荷分布时，会有负值出现，分析可能是由于 靶板表面的再沉积引起的的；解决：这个问题在目前红外诊断系统中都是存在的，但是对分析最大热负荷及其宽度并无影响。

问题 2 ：对现有数据的分析不够，理论知识也有所欠缺，还有就是本轮实验的数据量不够；解决：要加深理论知识的学习，并在下一轮实验中有目的采集所需要的数据。

下一步计划在下轮实验开始前，完成系统的改造，做好前期准备加快对本轮实验数据的分析，争取再完成一篇小论文参加 2012 年春季实验，采集数据来补充和完善今年的数据着手准备大论文，毕业

ASIPP

谢谢！